Power Path und Spannungsabfall über MOSFETs

[Bastian M. (spatz)]

Hallo,

ich möchte einen kleinen Shield für einen Raspberry Pi Zero entwickeln 
(als Teil eines größeren Projektes), der den Pi entweder über eine 
Batterie mit DC-Boost (5V fix) versorgt, oder über eine extern 
angeschlossene Spannungsquelle (ebenfalls 5V fix).
Hierfür brauche ich eine Schaltung, die den Pfad zwischen DC-Boost und 
Pi in beide Richtungen sperrt, wenn die externe Spannungsquelle anliegt, 
und den Pfad zwischen DC-Boost und externer Spannungsquelle sperrt, wenn 
der DC-Boost aktiv ist und keine externe Sapnnungsquelle anliegt.
Hierfür schalte ich beide Pfade jeweils über zwei antiserielle 
N-MOSFETs, und das Gate des DC-Boost Pfades wird über einen 
MOSFET-Inverter, der an die externe Sapnnungsquelle angeschlossen ist, 
geschaltet.
Ich habe das ganze mit Falstad simuliert, und grundsätzlich funktioniert 
die Schaltung so, wie sie soll, es gibt nur zwei Probleme:
1. Die Ausgangsspannung beträgt nur 4V, was für den Pi viel zu wenig 
ist. Ich verstehe nicht so ganz, wo der Spannungsabfall her kommt, aber 
er scheint mit der Schwellspannung der MOSFETs zu korrelieren.
Als MOSFETs möchte ich diese einsetzen:
NMOS: 
https://www.mouser.de/ProductDetail/Diodes-Incorporated/DMG6968U-7?qs=oUsD4qhOtFxfxyoeWY4RMA==
PMOS: 
https://www.mouser.de/ProductDetail/Diodes-Incorporated/DMP2035U-7?qs=vIZ3oKQCLxpaFf9x%252BzushA%3D%3D
2. Wenn ich die Versorgungsspannungen abschalte, während der Schalter 
für die System Power offen ist, gibt es eine Fehlermeldung und die 
Spannung am Ausgang steigt auf sehr hohe Werte.

Was mache ich falsch, wo liegt der Fehler?

Hier der Link zur Simulation: 
https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?cct=$+1+0.000005+10.20027730826997+56+5+43%0Af+224+96+224+48+40+1+15%0Af+320+96+320+48+32+1+15%0Aw+240+48+272+48+0%0Aw+272+48+304+48+0%0Aw+224+96+224+128+0%0Aw+320+96+320+128+0%0Aw+320+128+272+128+0%0Aw+224+128+272+128+0%0Aw+272+128+272+160+0%0Aw+208+48+176+48+0%0Aw+336+48+368+48+0%0Aw+176+48+96+48+0%0As+48+48+96+48+0+1+false%0AR+48+48+16+48+0+0+40+5+0+0+0.5%0AR+48+288+16+288+0+0+40+5+0+0+0.5%0As+48+288+96+288+0+0+false%0Aw+176+288+96+288+0%0Aw+336+288+368+288+0%0Aw+208+288+176+288+0%0Aw+272+368+272+400+0%0Aw+224+368+272+368+0%0Aw+320+368+272+368+0%0Aw+320+336+320+368+0%0Aw+224+336+224+368+0%0Aw+272+288+304+288+0%0Aw+240+288+272+288+0%0Af+320+336+320+288+32+1+15%0Af+224+336+224+288+40+1+15%0Aw+176+176+176+192+0%0Aw+176+192+176+208+0%0Aw+272+192+272+160+0%0Aw+128+160+128+192+0%0Aw+128+192+128+224+0%0Ag+176+240+176+256+0%0Aw+176+144+176+112+0%0Aw+368+48+368+192+0%0Aw+368+192+368+288+0%0Ar+176+192+272+192+0+100000%0Aw+176+48+176+112+0%0Ar+272+48+272+96+0+1000000%0Ar+272+288+272+336+0+1000000%0Ar+96+192+96+288+0+100000%0Af+128+160+176+160+33+1.5+15%0Af+128+224+176+224+32+1.5+15%0Ar+272+400+96+400+0+100000%0Aw+96+400+96+288+0%0Aw+96+192+128+192+0%0Aw+368+192+432+192+0%0Ag+272+96+272+112+0%0Ag+272+336+272+352+0%0Af+448+240+448+192+41+1+15%0Aw+464+192+512+192+0%0Ar+512+192+512+272+0+1000%0Ar+368+288+448+288+0+100000%0As+448+288+448+352+0+0+false%0Ag+448+352+448+368+0%0Ag+512+272+512+304+0%0Ap+704+192+768+192+1+0%0Ax+469+352+617+355+4+24+system%5Cspower%0Ax+-89+54+-5+57+4+24+boost%5Csin%0Ax+-67+293+-7+296+4+24+DC%5Csin%0Aw+448+240+448+288+0%0Aw+704+192+560+192+0%0Aw+560+192+512+192+0%0A

Grüße,

Bastian

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Bastian M. schrieb:
> Ich habe das ganze mit Falstad simuliert, und grundsätzlich funktioniert
> die Schaltung so, wie sie soll, es gibt nur zwei Probleme:
> 1. Die Ausgangsspannung beträgt nur 4V, was für den Pi viel zu wenig ist.
Stichwort "Sourceschaltung": wenn dein Gate auf 5V ist und die 
Schwellspannung irgendwas um 1V, dann beginnt der unbenannte rechte 
untere Mosfet zu leiten, wenn seine Source auf weniger als 4V ist. Das 
beobachtest du.

Du brauchst hier (zum Schalten der Highside) P-Kanal Mosfets, die du mit 
einem Low-Pegel am Gate einschaltest.
Etwa so wie dort im Beitrag "NiMH Akku mit Solarzelle laden"